JP4339047B2 - タイヤホイール組立体及び騒音低減装置 - Google Patents

Description

本発明は、タイヤホイール組立体及びそれに用いる騒音低減装置に関し、さらに詳しくは、空洞共鳴音を効果的に低減するようにしたタイヤホイール組立体及び騒音低減装置に関する。

従来から、空気入りタイヤとホイールのリムとで形成される閉空間での空洞共鳴が騒音を悪化させることが知られている（例えば、特許文献１参照）。これに対して、近年では、空気入りタイヤの低騒音化を達成するために、空洞共鳴音を効果的に低減することが望まれている。
特開２００１−１１３９０２号公報

本発明の目的は、空洞共鳴音を効果的に低減することを可能にしたタイヤホイール組立体及び騒音低減装置を提供することにある。

上記目的を達成するための本発明のタイヤホイール組立体は、表面の少なくとも一部に十点平均粗さＲｚが０．１〜５．０ｍｍとなる粗面部分を設けたシェル構造体を含む騒音低減装置を、空気入りタイヤの空洞部内でホイールのリムに装着し、前記シェル構造体のリムシートからの高さをタイヤ断面高さの１０〜７０％にすると共に、前記粗面部分が前記シェル構造体の表面に粒子を固着して形成したものであることを特徴とするものである。

また、本発明の騒音低減装置は、空気入りタイヤの空洞部内でホイールのリムに装着される騒音低減装置であって、表面の少なくとも一部に十点平均粗さＲｚが０．１〜５．０ｍｍとなる粗面部分を設けたシェル構造体を含み、該シェル構造体のリムシートからの高さをタイヤ断面高さの１０〜７０％にすると共に、前記粗面部分が前記シェル構造体の表面に粒子を固着して形成したものであることを特徴とするものである。

本発明者は、適度な粗さを有する粗面部分を設けたシェル構造体を空気入りタイヤの空洞部内に配置することにより、その粗面部分の凹凸による吸音効果に基づいて空洞共鳴音を効果的に低減できることを見い出し、本発明に至ったのである。

即ち、本発明では、表面の少なくとも一部に十点平均粗さＲｚが０．１〜５．０ｍｍとなる粗面部分を設けたシェル構造体を含む騒音低減装置を構成し、この騒音低減装置を空気入りタイヤの空洞部内でホイールのリムに装着すると共に、シェル構造体のリムシートからの高さをタイヤ断面高さの１０〜７０％にしたことにより、空洞共鳴音を効果的に低減することができる。しかも、上記騒音低減装置はタイヤやホイールへの加工を必要としないため、任意のタイヤホイール組立体に適用可能であって互換性に優れている。

本発明において、シェル構造体を一対の弾性リングを介してリム上に支持したり、シェル構造体を環状のチューブから構成することが可能であるが、いずれの場合も、シェル構造体の肉厚が０．４〜１．０ｍｍであることが好ましい。これにより、リムへの装着が容易であって軽量な騒音低減装置を構成することができる。

粗面部分の面積は、シェル構造体の全表面積の２０％以上であれば良いが、特にシェル構造体の全表面積の４０％以上であることが好ましい。また、粗面部分の十点平均粗さＲｚは０．１〜３．０ｍｍであることが好ましい。これにより、空洞共鳴音の低減効果が更に高くなる。

粗面部分は、シェル構造体の表面に粒子を固着して形成することが可能である。例えば、弾性体からなる中空粒子をシェル構造体の表面に固着した場合、空洞共鳴音の低減効果が高くなる。粒子の直径は０．１〜３．０ｍｍであると良い。

なお、十点平均粗さＲｚはＪＩＳ Ｂ０６０１（２００１）に準じるものであり、その基準長さは５０ｍｍとする。

以下、本発明の構成について添付の図面を参照しながら詳細に説明する。

図１は本発明の第１実施形態からなるタイヤホイール組立体（車輪）の要部を示すものであり、１はホイールのリム、２は空気入りタイヤ、３は騒音低減装置である。これらリム１、空気入りタイヤ２、騒音低減装置３は、図示しないホイール回転軸を中心として環状に形成されている。騒音低減装置３は、シェル構造体４と一対の弾性リング５，５とから構成され、空気入りタイヤ２の空洞部内でリム１に装着されている。

シェル構造体４は、厚さ０．４〜１．０ｍｍの板材から構成され、一対の凸部をタイヤ径方向外側に突出させたアーチ状の断面形状を有している。この厚さが０．４ｍｍ未満であると形状の安定性が不十分になり、逆に１．０ｍｍを超えると重量が必要以上に増加することになる。また、シェル構造体４のリムシートからの高さＨはタイヤ断面高さＳＨの１０〜７０％に設定されている。この高さＨがタイヤ断面高さＳＨの１０％未満であると騒音低減効果が不足し、タイヤ断面高さＳＨの７０％を超えると走行時にシェル構造体４がタイヤ内面と接触する恐れがある。特に、高さＨはタイヤ断面高さＳＨの３０〜５０％であることが好ましい。

シェル構造体４の構成材料としては、金属や樹脂などを使用することができる。金属としては、スチール、アルミニウムなどを例示することができる。一方、樹脂としては、熱可塑性樹脂及び熱硬化性樹脂のいずれでも良い。熱可塑性樹脂としては、ナイロン、ポリエステル、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリフェニレンサルファイド、ＡＢＳなどを挙げることができ、また熱硬化性樹脂としては、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂などを挙げることができる。樹脂は単独で使用しても良いが、補強繊維を配合して繊維強化樹脂として使用しても良い。

弾性リング５は、シェル構造体４の脚部４ｂ，４ｂにそれぞれ取り付けられ、左右のリムシート上に当接しつつシェル構造体４を支持すると共に、そのシェル構造体４のリムシートに対する滑りを防止するようになっている。弾性リング５の厚さは５〜１０ｍｍ程度にすると良い。

弾性リング５の構成材料としては、ゴム又は樹脂を使用することができ、特にゴムが好ましい。ゴムとしては、天然ゴム（ＮＲ）、イソプレンゴム（ＩＲ）、スチレン−ブタジエンゴム（ＳＢＲ）、ブタジエンゴム（ＢＲ）、水素化ＮＢＲ、水素化ＳＢＲ、エチレンプロピレンゴム（ＥＰＤＭ、ＥＰＭ）、ブチルゴム（ＩＩＲ）、アクリルゴム（ＡＣＭ）、クロロプレンゴム（ＣＲ）、シリコーンゴム、フッ素ゴムなどを挙げることができる。勿論、これらゴムには、充填剤、加硫剤、加硫促進剤、軟化剤、老化防止剤などの添加剤を適宜配合することができる。そして、ゴム組成物の配合に基づいて所望の弾性率を得ることができる。

図２は上記騒音防止装置の要部を示すものである。図２に示すように、シェル構造体４の表面の少なくとも一部には粗面部分６が形成されている。粗面部分６の十点平均粗さＲｚは０．１〜５．０ｍｍである。

このようにシェル構造体４の表面に適度な粗さを有する粗面部分６を形成することにより、シェル構造体４の表面で音が乱反射するようになり、その結果、空洞共鳴音を低減することができる。ここで、粗面部分６の十点平均粗さＲｚが上記範囲から外れると空洞共鳴音の低減効果が不十分になる。特に、粗面部分６の面積をシェル構造体４の全表面積の２０％以上とし、かつ粗面部分６の十点平均粗さＲｚを０．１〜３．０ｍｍとすることが望ましい。

粗面部分６は、粒子を配合した塗料などを用いてシェル構造体４の表面に粒子を吹き付けることで形成する。

特に、樹脂等の弾性体からなる中空粒子（マイクロカプセル）をシェル構造体４の表面に吹き付けるのが最も効果的である。この場合、空洞共鳴音の低減効果が高くなると共に、重量増加を抑制することができる。粒子の直径としては、０．１〜３．０ｍｍを選択すれば良い。

図３は本発明の第２実施形態からなるタイヤホイール組立体（車輪）の要部を示すものである。図３において、騒音低減装置１３は、シェル構造体１４と弾性リング１５とから構成され、空気入りタイヤ２の空洞部内でホイールのリム１に装着されている。この騒音低減装置１３は、図示しないホイール回転軸を中心として環状に形成されている。

シェル構造体１４は、内側リング１４ａと外側リング１４ｂとを径方向に延在する連結板１４ｃで連結してなるＩ字状の断面形状を有している。一方、弾性リング１５は、シェル構造体１４の内側リング１４ａの両縁部にそれぞれ取り付けられ、左右のリムシート上に当接しつつシェル構造体１４を支持すると共に、そのシェル構造体１４のリムシートに対する滑りを防止するようになっている。これらシェル構造体１４や弾性リング１５については、前述した実施形態と同様の寸法及び材質を適用すれば良い。

図４は上記騒音防止装置の要部を示すものである。図４に示すように、シェル構造体１４の表面の少なくとも一部には十点平均粗さＲｚが０．１〜５．０ｍｍとなる粗面部分１６が形成されている。このようにシェル構造体１４の表面に適度な粗さを有する粗面部分１６を形成することにより、空洞共鳴音を低減することができる。

図５は本発明の第３実施形態からなるタイヤホイール組立体（車輪）の要部を示すものである。図５において、騒音低減装置２３は、環状のチューブであるシェル構造体２４から構成され、空気入りタイヤ２の空洞部内でホイールのリム１に装着されている。チューブ状のシェル構造体２４の内部には所定の圧力で空気が充填されている。

シェル構造体２４の構成材料としては、ゴムなどを使用することができる。このゴムとしては、天然ゴム（ＮＲ）、イソプレンゴム（ＩＲ）、スチレン−ブタジエンゴム（ＳＢＲ）、ブタジエンゴム（ＢＲ）、水素化ＮＢＲ、水素化ＳＢＲ、エチレンプロピレンゴム（ＥＰＤＭ、ＥＰＭ）、ブチルゴム（ＩＩＲ）、アクリルゴム（ＡＣＭ）、クロロプレンゴム（ＣＲ）、シリコーンゴム、フッ素ゴムなどを挙げることができる。勿論、これらゴムには、充填剤、加硫剤、加硫促進剤、軟化剤、老化防止剤などの添加剤を適宜配合することができる。

図６は上記騒音防止装置の要部を示すものである。図６に示すように、シェル構造体２４の表面の少なくとも一部には十点平均粗さＲｚが０．１〜５．０ｍｍとなる粗面部分２６が形成されている。このようにシェル構造体２４の表面に適度な粗さを有する粗面部分２６を形成することにより、空洞共鳴音を低減することができる。

図７は本発明の第４実施形態からなるタイヤホイール組立体（車輪）の要部を示すものである。図７において、騒音低減装置３３は、シェル構造体３４から構成され、空気入りタイヤ２の空洞部内でホイールのリム１に装着されている。この騒音低減装置３３は、図示しないホイール回転軸を中心として環状に形成されている。

シェル構造体３４は、タイヤ幅方向の一方の側（図７では右側）へ向けてＬ字状に屈曲する複数の屈曲片３４ａと、タイヤ幅方向の他方の側（図７では左側）へ向けてＬ字状に屈曲する複数の屈曲片３４ｂとを有し、これら屈曲片３４ａ，３４ｂを交互に配置した構成になっている。シェル構造体３４の構成材料としては、金属や樹脂を使用することができる。

図８は上記騒音防止装置の要部を示すものである。図８に示すように、シェル構造体３４の表面の少なくとも一部には十点平均粗さＲｚが０．１〜５．０ｍｍとなる粗面部分３６が形成されている。このようにシェル構造体３４の表面に適度な粗さを有する粗面部分３６を形成することにより、空洞共鳴音を低減することができる。

タイヤサイズが２０５／５５Ｒ１６ ８９Ｖの空気入りタイヤと、リムサイズが１６×６ 1/2ＪＪのホイールとのタイヤホイール組立体において、厚さ０．５ｍｍのスチール板から図１に示すシェル構造体を加工し、その外側の表面に粗面部分を形成し、シェル構造体の脚部にそれぞれ弾性リングを取り付けて騒音低減装置を製作し、その騒音低減装置を空気入りタイヤの空洞部に挿入してタイヤホイール組立体（実施例１〜３）とした。これら実施例１〜３において、粗面部分の十点平均粗さＲｚと、タイヤ断面高さＳＨに対するシェル構造体の高さＨの比率とを種々異ならせた。

また、比較のため、騒音低減装置を用いていないこと以外は、実施例１〜３と同一構造のタイヤホイール組立体（従来例）を得た。

上記４種類のタイヤホイール組立体について、下記の測定方法により、車内騒音を評価し、その結果を表１に示した。

車内騒音：
各タイヤホイール組立体を空気圧２２０ｋＰａとして排気量２５００ｃｃの乗用車に装着し、車室内運転席窓側耳の位置にマイクロフォンを設置し、粗い路面を速度５０ｋｍ／ｈで走行したときの車内騒音の音圧を測定した。評価結果は、従来例を１００とする指数にて示した。この指数値が小さいほど車内騒音が小さいことを意味する。

この表１に示すように、実施例１〜３のタイヤホイール組立体は車内騒音（空洞共鳴音）が小さいものであった。

本発明の第１実施形態からなるタイヤホイール組立体の要部を示す子午線断面図である。 図１のタイヤホイール組立体における騒音低減装置の要部を示す側面図である。 本発明の第２実施形態からなるタイヤホイール組立体の要部を示す子午線断面図である。 図３のタイヤホイール組立体における騒音低減装置の要部を示す側面図である。 本発明の第３実施形態からなるタイヤホイール組立体の要部を示す子午線断面図である。 図５のタイヤホイール組立体における騒音低減装置の要部を示す側面図である。 本発明の第４実施形態からなるタイヤホイール組立体の要部を示す子午線断面図である。 図７のタイヤホイール組立体における騒音低減装置の要部を示す側面図である。

符号の説明

１（ホイールの）リム
２ 空気入りタイヤ
３，１３，２３，３３ 騒音低減装置
４，１４，２４，３４ 環状シェル
５，１５ 弾性リング
６，１６，２６，３６ 粗面部分

Claims (12)

1. 表面の少なくとも一部に十点平均粗さＲｚが０．１〜５．０ｍｍとなる粗面部分を設けたシェル構造体を含む騒音低減装置を、空気入りタイヤの空洞部内でホイールのリムに装着し、前記シェル構造体のリムシートからの高さをタイヤ断面高さの１０〜７０％にすると共に、前記粗面部分が前記シェル構造体の表面に粒子を固着して形成したものであるタイヤホイール組立体。
2. 前記シェル構造体を一対の弾性リングを介してリム上に支持するようにした請求項１に記載のタイヤホイール組立体。
3. 前記シェル構造体を環状のチューブから構成した請求項１に記載のタイヤホイール組立体。
4. 前記シェル構造体の肉厚が０．４〜１．０ｍｍである請求項１〜３のいずれかに記載のタイヤホイール組立体。
5. 前記粗面部分の面積が前記シェル構造体の全表面積の２０％以上であると共に、前記粗面部分の十点平均粗さＲｚが０．１〜３．０ｍｍである請求項１〜４のいずれかに記載のタイヤホイール組立体。
6. 前記粒子の直径が０．１〜３．０ｍｍである請求項１〜５のいずれかに記載のタイヤホイール組立体。
7. 空気入りタイヤの空洞部内でホイールのリムに装着される騒音低減装置であって、表面の少なくとも一部に十点平均粗さＲｚが０．１〜５．０ｍｍとなる粗面部分を設けたシェル構造体を含み、該シェル構造体のリムシートからの高さをタイヤ断面高さの１０〜７０％にすると共に、前記粗面部分が前記シェル構造体の表面に粒子を固着して形成したものである騒音低減装置。
8. 前記シェル構造体を一対の弾性リングを介してリム上に支持するようにした請求項７に記載の騒音低減装置。
9. 前記シェル構造体を環状のチューブから構成した請求項７に記載の騒音低減装置。
10. 前記シェル構造体の肉厚が０．４〜１．０ｍｍである請求項７〜９のいずれかに記載の騒音低減装置。
11. 前記粗面部分の面積が前記シェル構造体の全表面積の２０％以上であると共に、前記粗面部分の十点平均粗さＲｚが０．１〜３．０ｍｍである請求項７〜１０のいずれかに記載の騒音低減装置。
12. 前記粒子の直径が０．１〜３．０ｍｍである請求項７〜１１のいずれかに記載の騒音低減装置。

Images